【摘 要】本文以某集團水冶鋼鐵公司的380m3高爐上料系統(tǒng)為例，論述了PLC自動控制系統(tǒng)在上料小車中的研究與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】運料小車 自動控制 控制系統(tǒng)

一、前言

所謂PCL是一種可編程控制器，是一種為實現(xiàn)工業(yè)自動化而設(shè)計的計算機。PLC使用微電子技術(shù)，它可以有專門的人員來編程，然后通過程序?qū)崿F(xiàn)自動控制與數(shù)據(jù)處理。上料小車主要應(yīng)用在高爐和其他工業(yè)豎爐的運料中，在鋼鐵工業(yè)、有色金屬等工業(yè)中應(yīng)用廣泛。該系統(tǒng)在整個系統(tǒng)生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，其能否正常工作直接決定高爐爐況、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。

二、工作原理概述

體積為380m3的水鐵的爐高在40米以上，小車運行軌道長度52米。上料系統(tǒng)由兩輛上料小車組成，通過鋼絲繩把系統(tǒng)上部的卷揚滾筒與兩輛上料小車分別相連。為了提高工作的效率，可以讓兩輛小車采用載物車上升與空車下降同時進行的方式。當上料小車運動到底部時，讓供料皮帶啟動，然后把事先準備好的材料倒入料車中，當料車滿后，通過卷揚機的電動作用帶動料車按照慢快慢的速度上運，并在到達爐頂時推遲倒料（這時另一輛料車已在爐底推遲裝料中）。爐頂料車把材料完全倒入高爐后，然后按照慢快慢的速度運到爐底，開始下一個周期的循環(huán)工作。通過主令控制器與PLC來控制運料小車的運行方式，通過調(diào)整變頻器的頻率來調(diào)整運料小車的運行速度。同時，對于小車具體運行狀況通過智能主令控制器將模擬信號傳送給PLC，然后通過PLC將信號再傳給上位機，把送料小車具體的位置和狀態(tài)通過編程軟件反映在上位機的動畫畫面上，這樣就很好的實現(xiàn)了對送料過程的實時的智能化控制。

三、控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

（一）控制要求

由高爐生產(chǎn)規(guī)范，可以設(shè)計出上料小車具體的速度變化。在上料過程中可以分為三次加速和三次減速，加速與加速之間要保持一段時間的勻速狀態(tài)，但是最高速度也要根據(jù)具體的情況適當?shù)恼{(diào)整。

（二）控制方案

根據(jù)上料小車上述上料過程中的速度變化，可以確定變頻器相應(yīng)的頻率變化。根據(jù)三個加速和三個減速的起點，可以確定智能主令控制器的速度信號的輸出點。變頻器接受這些來自智能主令控制器傳來的信號，然后根據(jù)速度變化改變頻率進而控制上料小車由初態(tài)到第一次加速到第二次加速到第三次加速到第一次減速到第二次減速然后小車停止。當變頻器接收到來自PLC發(fā)出的運行控制信號后，然后發(fā)出輸出頻率控制信號，然后抱閘打開，變頻器開始運行工作。當上料小車運動到不同的位置時，主令控制器可以檢測出它的位置而迅速做出是否改變速度的信號，如果需要，立刻改變，從而達到變頻器按照一定規(guī)律改變頻率，進而達到控制上料小車的運行特性。根據(jù)具體的情況諸如爐況或者產(chǎn)量的不同，需要對上料小車的運行狀態(tài)以及速度做出改變時，可以通過改變智能主令控制器的速度變化信號輸出點以及變頻器在不同時期的頻率設(shè)定值來實現(xiàn)，這不但提高的效率，而且可以隨時改變上料小車的上料周期，滿足生產(chǎn)目的，同時滿足不同時期的不同要求下的高爐生產(chǎn)。

四、控制系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)配置包括智能主令控制器、中央控制器、變頻器。

（一）智能主令控制器

水鐵380m3高爐上揚系統(tǒng)使用的是西門子生產(chǎn)的s7—200系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用zNLK4—1/20型智能主令。這個裝置的優(yōu)點是卷揚電機轉(zhuǎn)動軸與現(xiàn)場變送單元采用剛性連接，然后把運行的上料小車的位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器和電纜傳輸給主控單元。智能主令控制器對上料小車的情況的控制與檢測主要是通過它自己通過檢測輸出信號，然后把信號輸送給主控室內(nèi)的中央處理器以及變頻器。

（二）中央控制器

系統(tǒng)的中央控制器使用的是西門子S7～300PLC和研華工控機IPc一6l0組成的DCS系統(tǒng)。S7-300PLC與工控機的通信接口卡是CP5611卡，具體運行過程是：它可以通過上位鍵盤直接給PLC設(shè)計相關(guān)參數(shù)，智能主令控制系統(tǒng)提前把上料小車的位置以及狀態(tài)通過信號的形式輸送給PLC，PLC實時把這些信號輸送給上位機，上位機接受信號后可以通過編程軟件把信號轉(zhuǎn)化成可以在終端顯示器CRT上直觀觀看的信號，這樣就實現(xiàn)了完全的、實時的觀察上料小車在整個工作過程中的位置以及運行狀態(tài)，從而是實現(xiàn)了對其在線控制。

（三）變頻器

水鐵380m3的高爐上料系統(tǒng)為了更快更便捷的對卷揚電機速度調(diào)節(jié)控制，使用了施耐德公司生產(chǎn)的ATV68型變頻器。該變壓器的有點是擁有兩個控制信號輸入端，可以同時設(shè)定四種工作狀態(tài)，這樣就可以完全高效可靠的完成上料小車的上料工作，從而保證了高爐生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量的要求。

五、結(jié)束語

總之，該系統(tǒng)自從應(yīng)用到高爐卷揚上料系統(tǒng)上以來；操作簡單，運行安全可靠，設(shè)備維護小等。而老式的控制系統(tǒng)往往發(fā)生故障的概率比較大，PLC自動控制系統(tǒng)很好的解決了這一大缺點。而且，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是把上料小車同時一上一下同時工作，從而有效的避免了高爐運料中出現(xiàn)的飛、掉道等問題的出現(xiàn)，保證高爐正常工作。

參考文獻：

[1]趙華軍.PLC在生產(chǎn)線送料小車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù). 2007（03）

[2]侯鳳云，張凡榮.基于PLC的自動化流水線上的自動小車控制系統(tǒng)[J]. 機電設(shè)備. 2007（06）

[3] 孫克禮，朱仁盛.基于運料小車自動往返順序控制的PLC程序設(shè)計[J]. 自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2008（12）